KR101319399B1 - 프레임 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 양측에 위치하도록 일정 거리만큼 이격되는 사이드 멤버 및 상기 사이드 멤버가 이격된 내부 공간에 위치하며 양측 끝단이 상기 사이드 멤버와 각각 결합되어 상기 사이드 멤버가 이격된 폭을 유지시키도록 미리 제작된 일체형 모듈을 포함하여 이루어져, 최소한의 부품을 사용하여 프레임 구조의 조립 과정 및 소요 시간을 최소화함과 동시에, 사이드 멤버 사이의 벌어짐 현상을 방지하여 구조적 안정성을 유지하기 위한 프레임 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

프레임 구조 및 그 제조방법{Frame structure and manufacturing method thereof}

본 발명은 프레임 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트럭과 같은 상용차량에 사용되는 프레임을 일체형 구조로 제작하여 경량화 및 조립성이 향상될 수 있는 프레임 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

차량의 골격에 해당되는 프레임은 엔진, 변속기, 현가계 및 조향계가 장착되며 지지되는 부품으로, 바디에서 전달되는 하중, 전후 차축에서의 반력을 지지하는 중요 부분으로서 차량 주행 중 노면으로부터의 충격이나 하중 등에 의해 생기는 굽힘, 비틀림, 텐션, 진동 등에 충분히 견딜 수 있는 강도와 강성을 가짐과 동시에 경량이 요구된다.

특히, 중형 트럭과 같은 상용차량에서는 차량 자체의 무게 및 지지하는 하중이 승용차량에 비하여 상대적으로 크기 때문에, 프레임의 강성을 최대로 유지하고 프레임에 발생되는 단차를 최소화하여 차량 안정성을 증대시킬 필요가 있다.

도1 및 도2 는 종래 사용되던 프레임 구조를 도시한 것으로, 종래의 프레임 구조는 차체의 양 측면에 위치하는 사이드 멤버(1,2)와 상기 사이드 멤버의 전방에 위치하여 좌측 사이드 멤버(1)와 우측 사이드 멤버(2)를 각각 결합하고 지지하는 제1크로스 멤버(3) 및 제2크로스 멤버(4), 상기 사이드 멤버(1,2)와 제2크로스 멤버(4)가 결합되는 하단에 위치하고 스프링(6)과 결합하여 진동을 절연시키는 스프링 브라켓(5)으로 이루어지는 것이 일반적이다.

이와 같은 종래의 프레임 구조를 결합하여 조립하는 과정은, 도3 에 도시된 바와 같이, 좌우측 한쌍의 사이드 멤버(1,2)를 위치하고 사이드 멤버(1,2)의 전방으로부터 제2크로스 멤버(4)를 끼워 사이드 멤버(1,2)의 상단부와 1차적으로 결합한 후, 제1크로스 멤버(3)를 끼워 사이드 멤버(1,2)의 상단부와 결합한다.

이후, 도4 에 도시된 바와 같이, 1차적으로 결합된 프레임 구조(사이드 멤버, 제1, 2크로스 멤버)의 하단면이 상부를 향하도록 180도 회전시킨 후 제1크로스 멤버(3)와 사이드 멤버(1,2)의 하단부를 2차적으로 결합하여 좌우 사이드 멤버(1,2) 사이의 폭을 고정시키게 된다.

도5 에 도시된 바와 같이 프레임 구조가 뒤집어진 상태에서 스프링 브라켓(5)을 각각 사이드 멤버(1,2)에 결합하는데, 현가계로부터 전달되는 충격 및 하중을 흡수하고 강성을 유지하기 위하여 제2크로스 멤버(4)의 양측과 동시에 사이드 멤버(1,2)에 결합한다.

이후, 도6 에 도시된 바와 같이, 프레임 구조를 다시 180도 회전시켜 차량 조립공정을 진행함으로써, 프레임 구조에 다른 부품들이 결합될 수 있도록 하고 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 조립공정에 따르면, 사이드 멤버(1,2) 및 크로스 멤버 등을 결합하기 위하여 프레임 구조를 계속적으로 회전시키면서 뒤집어야 하므로 작업 과정이 번거로울 뿐만 아니라, 조립에 과다한 시간이 소요되었다.

또한, 도7 에 도시된 바와 같이, 크로스 멤버(3,4)를 사이드 멤버(1,2)의 상단에 체결하고 프레임 구조를 뒤집은 후 사이드 멤버의 하단부에 스프링 브라켓(5)을 결합하면서, 사이드 멤버(1,2)의 하단부가 좌우로 벌어지는 현상이 자주 발생하였으며, 이에 따라 프레임 구조의 단차가 발생하여 차량 구조의 안정성이 저해되고, 각종 부품의 조기 마모 및 파손 현상이 자주 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 최소한의 부품을 사용하여 프레임 구조의 조립 과정 및 소요 시간을 최소화함과 동시에, 사이드 멤버 사이의 벌어짐 현상을 방지하여 구조적 안정성을 유지하기 위한 프레임 구조를 제공하고자 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 프레임 구조의 구성은, 차량의 양측에 위치하도록 일정 거리만큼 이격되는 사이드 멤버 및 상기 사이드 멤버가 이격된 내부 공간에 위치하며 양측 끝단이 상기 사이드 멤버와 각각 결합되어 상기 사이드 멤버가 이격된 폭을 유지시키도록 미리 제작된 일체형 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 일체형 모듈은, 상기 사이드 멤버가 이격된 공간에 결합되도록 좌우로 연장된 크로스 멤버 및 상기 크로스 멤버의 양측 하단에 결합되어 진동을 절연시키고 강성을 유지하는 스프링 브라켓이 결합되어 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 일체형 모듈의 양측에는 외부를 향하여 연장된 측면 연결부가 형성되어, 상기 사이드 멤버의 측면과 고정 결합되는 것이 좋다.

나아가, 본 발명인 프레임 구조는, 소정의 길이를 가지는 크로스 멤버의 양측 하단에 스프링 브라켓이 각각 결합된 일체형 모듈을 제작하는 공정, 좌측 및 우측 사이드 멤버가 일정한 폭을 유지하며 이격되도록 평행하게 위치하는 공정 및 상기 사이드 멤버의 전방으로부터 상기 일체형 모듈을 삽입하여 상기 사이드 멤버의 내측면에 밀착시키는 공정을 포함하여 제조되는 것이 바람직하며, 상기 사이드 멤버의 내측면에 상기 일체형 모듈을 밀착시킨 후 상기 일체형 모듈에 형성된 측면 연결부와 상기 사이드 멤버의 측면을 고정 결합시키는 공정을 더 포함하여 제조되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 사이드 멤버에 미리 제작된 일체형 모듈을 직접 결합시키므로, 추가적인 크로스 멤버가 사용되지 않아 생산 원가가 절감되고 제조 공정이 단순화될 수 있다.

또한, 하나의 크로스 멤버에 스프링 브라켓을 별도로 결합시키므로 사이드 멤버가 이격되는 폭과 직각도를 더욱 쉽고 일정하게 유지할 수 있으며, 이에 따라 차량의 단차, 축중 편차, 타이어 편마모 및 핸들링 특성 저하 등을 방지할 수 있다.

나아가 일체형 모듈을 사이드 멤버에 결합함에 있어 사이드 멤버의 측면과 일체형 모듈의 측면 연결부를 결합시키므로, 프레임 구조를 제작함에 있어 상부와 하부를 회전하며 뒤집는 공정이 생략되고, 이에 따라 제조 공정의 단순화, 제작 시간의 단축, 작업자의 작업성 향상 등을 달성할 수 있다.

도1 은 종래 사용되던 프레임 구조를 도시한 사시도 및 부분확대도.
도2 는 종래 사용되던 프레임 구조를 도시한 정면도.
도3 내지 도6 은 종래 사용되던 프레임 구조를 조립하는 과정을 도시한 순서도.
도7 은 종래 사용되던 프레임 구조에서 발생되는 문제점을 도시한 정면도.
도8 은 본 발명인 프레임 구조를 도시한 사시도 및 부분확대도.
도9 는 본 발명인 프레임 구조가 결합되는 상태를 도시한 사시도.
도10 은 본 발명인 프레임 구조에 사용되는 일체형 모듈을 도시한 정면도.
도11 은 본 발명인 프레임 구조에 사용되는 사이드 멤버를 도시한 정면도.
도12 는 본 발명인 프레임 구조가 결합된 상태를 도시한 정면도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 프레임 구조는, 차량의 양측에 위치하도록 일정 거리만큼 이격되는 사이드 멤버(10,20) 및 상기 사이드 멤버(10,20)가 이격된 내부 공간에 위치하며 양측 끝단이 상기 사이드 멤버(10,20)와 각각 결합되어 상기 사이드 멤버(10,20)가 이격된 폭을 유지시키도록 미리 제작된 일체형 모듈(30)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 도8 에 도시된 바와 같이, 프레임 구조는 차량의 내부에 위치하여 구조적 틀을 유지하고 각종 부품들이 결합될 수 있도록 뼈대 역할을 하며, 좌측 사이드 멤버(10) 및 우측 사이드 멤버(20)가 차량의 전후 방향을 따라 길게 연장되어 있다.

이와 같은 사이드 멤버(10,20)는 차량의 전후 방향을 따라 일정 거리만큼 이격되어 유지될 수 있도록 다수개의 크로스 멤버가 결합되는데, 특히 사이드 멤버(10,20)의 폭을 유지하고 충격 하중 흡수 및 강성을 유지하기 위하여 차량의 전방에 크로스 멤버(31)가 결합된다.

종래에는 이러한 크로스 멤버가 2개 사용되었으며, 제1크로스 멤버는 프레임 구조의 조립 과정에서 단순히 사이드 멤버가 이격된 폭을 유지하고 사이드 멤버가 벌어지는 현상을 방지하기 위하여 사용되었고, 제2크로스 멤버는 현가계로부터 전달되는 충격과 하중을 흡수하고 강성을 유지하기 위하여 사용되었다.

특히 크로스 멤버가 사이드 멤버에 각각 결합되었기 때문에 부가적인 제조 공정이 필요하였을 뿐만 아니라, 하단에 위치하는 스프링 브라켓을 결합시키기 위하여 프레임 구조 전체의 상하를 회전시키면서 뒤집는 공정이 필요하였기 때문에, 제작 시간이 오래걸리고 사이드 멤버의 좌우 폭 및 직각도 유지가 어려워 프레임 단차가 발생하고, 스프링 등의 부품이 조기에 마모되고 파손되는 문제가 있었다.

본 발명에서는 사이드 멤버(10,20)와 결합되는 크로스 멤버(31)를 1개 사용하도록 함으로써, 제작 공정을 단순화하여 작업성을 향상시켰을 뿐만 아니라, 제작에 필요한 시간을 단축시킴으로서 생산성을 더욱 향상시켰으며, 사이드 멤버의 폭을 고정하기 위하여 사용되었던 크로스 멤버 1개를 생략할 수 있으므로 생산 원가를 절감할 수 있고, 차량의 중량을 절감하여 연비를 향상시키는 효과를 달성할 수 있다.

즉, 도9 에 도시된 바와 같이, 각각의 사이드 멤버(10,20)의 내측으로 일체형 모듈(30)을 삽입하여 결합시키는데, 상기 일체형 모듈(30)은 외부에서 일체형으로 미리 제작되어 프레임 구조의 결합시 1번의 고정 결합으로 상기 사이드 멤버(10,20)에 직접 결합될 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 상기 일체형 모듈(30)은, 상기 사이드 멤버(10,20)가 이격된 공간에 결합되도록 좌우로 연장된 크로스 멤버(31) 및 상기 크로스 멤버(31)의 양측 하단에 결합되어 진동을 절연시키고 강성을 유지하는 스프링 브라켓(32)이 결합되어 일체형으로 형성되는 것이 바람직한데, 상기 크로스 멤버(31)에 의하여 상기 사이드 멤버(10,20)의 좌우 폭을 일정하게 설정할 수 있다.

특히, 하부 현가계와 결합하는 스프링 브라켓(32)을 상기 크로스 멤버(31)에 미리 결합시킴으로서, 종래 프레임 구조에 비하여 부품 크기가 작으므로 상기 일체형 모듈(30)의 정확한 좌우 폭을 유지할 수 있음은 물론, 수직 방향의 직각도 또한 보다 용이하게 설정하고 유지할 수 있으므로, 차량 전체 구조의 안정성 유지 및 정확한 조립이 가능하게 된다.

또한, 상기 일체형 모듈(30)의 양측에는 외부를 향하여 연장된 측면 연결부(33)가 형성되는 것이 바람직한데, 상기 측면 연결부(33)가 상기 사이드 멤버(10,20)의 내측면과 밀착하도록 삽입된 후, 상기 사이드 멤버(10,20)의 외측면으로부터 내측면을 향하여 볼트 및 리벳 등에 의하여 고정 결합됨으로써, 조립 과정이 편리해짐과 동시에 프레임 구조의 안정적인 유지가 가능하다.

나아가, 본 발명인 프레임 구조는, 소정의 길이를 가지는 크로스 멤버(31)의 양측 하단에 스프링 브라켓(32)이 각각 결합된 일체형 모듈(30)을 제작하는 공정, 좌측 및 우측 사이드 멤버(10,20)가 일정한 폭을 유지하며 이격되도록 평행하게 위치하는 공정 및 상기 사이드 멤버(10,20)의 전방으로부터 상기 일체형 모듈(30)을 삽입하여 상기 사이드 멤버(10,20)의 내측면에 밀착시키는 공정을 포함하여 제조되는 것이 바람직한데, 이에 대한 것이 도10 내지 도12 에 도시되어 있다.

차량 제조 및 조립 공정과는 별도로 외부에서 미리 일체형 모듈(30)을 제작하는데, 차량의 종류 및 크기에 따라 크로스 멤버(31) 및 스프링 브라켓(32) 등을 제작하여 미리 결합시킴으로써, 상기 일체형 모듈(30) 단품 상태에서 직각도 및 폭을 체크하고 유지하기가 보다 유리하며, 이에 따라 상기 사이드 멤버(10,20)와 결합하여 동일한 구조를 유지할 수 있으므로 차량 단차 발생 및 부품 마모 현상 등을 방지할 수 있다.

특히, 상기 사이드 멤버(10,20)의 내측면에 상기 일체형 모듈(30)을 밀착시킨 후 상기 일체형 모듈(30)에 형성된 측면 연결부(33)와 상기 사이드 멤버(10,20)의 측면을 고정 결합시키는 공정에 의하여 상기 일체형 모듈(30)을 상기 사이드 멤버(10,20)에 고정 결합시키게 되는데, 상기 사이드 멤버(10,20)의 측면에 위치하여 조립하는 작업자가 조립 공정을 보다 빠르고 편리하게 진행할 수 있다.

즉, 종래에는 크로스 멤버 및 스프링 브라켓 등을 사이드 멤버에 결합시키기 위하여 조립 중인 프레임 구조 전체를 2차례에 걸쳐 뒤집었기 때문에, 사이드 멤버 사이의 폭과 직각도 등이 처음 설정한 상태와 다르게 변형되는 경우가 발생하였으며, 사이드 멤버 자체가 휘는 등 벌어짐 현상이 발생하였으나, 본 발명에서는 사이드 멤버(10,20)를 일정하게 위치시킨 상태에서 일체형 모듈(30)을 삽입하고 측면으로부터 직접 결합시키기 때문에, 프레임 구조 전체를 뒤집거나 이동시킬 필요가 없으므로 프레임 구조를 보다 정확하고 안정적으로 유지할 수 있으며, 작업성을 향상시키고 작업 시간을 단축할 수 있다는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 좌측 사이드 멤버 20 : 우측 사이드 멤버
30 : 일체형 모듈 31 : 크로스 멤버
32 : 스프링 브라켓 33 : 측면 연결부

Claims (5)

1. 차량의 양측에 위치하도록 일정 거리만큼 이격되는 사이드 멤버 및
   상기 사이드 멤버가 이격된 내부 공간에 위치하며 양측 끝단이 상기 사이드 멤버와 각각 결합되어 상기 사이드 멤버가 이격된 폭을 유지시키도록 미리 제작된 일체형 모듈을 포함하여 이루어지며,
   상기 일체형 모듈은,
   상기 사이드 멤버가 이격된 공간에 결합되도록 좌우로 연장된 1개의 크로스 멤버, 상기 크로스 멤버의 양측 하단에 결합되어 진동을 절연시키고 강성을 유지하는 스프링 브라켓 및 상기 일체형 모듈의 양측에서 외부를 향하여 연장된 측면 연결부가 결합되어 일체형으로 형성되고,
   상기 측면 연결부는, 상기 사이드 멤버의 내측면과 밀착하도록 삽입되어 별도의 고정 수단에 의하여 상기 사이드 멤버의 외측면으로부터 내측면을 향하여 결합되며,
   상기 측면 연결부는 상기 사이드 멤버의 모든 내측면과 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 프레임 구조.
   
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3. 삭제
4. 소정의 길이를 가지는 1개의 크로스 멤버의 양측 하단에 스프링 브라켓이 각각 결합되고, 상기 크로스 멤버의 양측에서 외부를 향하여 측면 연결부가 연장된 일체형 모듈을 미리 제작하는 공정;
   좌측 및 우측 사이드 멤버가 일정한 폭을 유지하며 이격되도록 평행하게 위치하는 공정;
   상기 사이드 멤버의 전방으로부터 상기 일체형 모듈을 삽입하여 상기 사이드 멤버의 내측면에 밀착시키는 공정; 및
   상기 사이드 멤버의 내측면에 상기 일체형 모듈을 밀착시킨 후, 상기 일체형 모듈에 형성된 측면 연결부와 상기 사이드 멤버의 모든 내측면을 별도의 고정 수단에 의하여 상기 사이드 멤버의 외측면으로부터 내측면을 향하여 고정 결합시키는 공정; 을 포함하는 프레임 구조 제조방법.
   
5. 삭제

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